내부 채널, 격자 구조 및 토폴로지를 갖춘 복잡한 항공우주 부품-최적화된 형상으로 인해 기존 CNC 가공이 한계에 부딪히는 경우가 많습니다. - 높은 재료 낭비, 다중 설정, 긴 리드 타임 및 손상되거나 엄청나게 비용이 많이 드는 설계입니다. 이 가이드에서는 그 이유를 설명합니다. 알루미늄 합금의 3D 프린팅SLM(선택적 레이저 용융)을 통해 이러한 상황에서 금속 3D 프린팅 부품을 생산하기 위한 실용적인 솔루션이 되었습니다. 기존 기계 가공의 실제 제약 조건, SLM 작동 방식 및 이를 통해 가능한 설계 자유도, AlSi10Mg가 항공우주 응용 분야에서 선두를 달리는 이유, 일반적인 기계적 특성, 실제{3}}사례, 비용 및 리드 타임의 명확한 비교, 금속 3D 프린팅이 CNC보다 성능이 뛰어난 특정 조건 등을 다룹니다.
복잡한 형상에 대한 기존 가공의 한계
CNC는 많은 부품에 탁월한 성능을 유지합니다. 그러나 매우 복잡한 항공우주 기하학에서는 다음과 같은 단점이 분명해집니다.
도구 액세스는 내부 기능을 제한합니다. 깊은 채널이나 닫힌 격자로 인해 일반적으로 부품이 분할되고 나중에 조립됩니다.
10:1~20:1의 구매-대-비율이 일반적입니다. 실제로 이는 종종 빌렛의 85~95%가 칩으로 변한다는 것을 의미합니다.
여러 설정으로 인해 비용이 증가하고 허용 오차가 누적될 위험이 증가합니다-.
프로그래밍, 고정 및 순차적 작업이 누적되면 리드 타임이 늘어납니다.
형상 자체가 공정에 방해가 되면 프로젝트가 제조 한계를 중심으로 재설계되거나 불필요하게 비용이 많이 들게 됩니다.
SLM 3D 프린팅 프로토타이핑이 실제로 작동하는 방식
선택적 레이저 용융은 금속 분말을 층층이 쌓아 부품을 만듭니다. 고출력 레이저는 절단된 CAD 데이터에 따라 분말을 완전히 녹입니다. 사용되지 않은 분말이 회수되므로 재료 활용도가 절삭 방법보다 훨씬 높습니다.
실질적인 이점은 빠르게 나타납니다.
내부 냉각 또는 유체 채널은 성능이 필요한 곳에 정확하게 배치될 수 있습니다.
솔리드 섹션은 질량을 절단하는 동안 강성을 유지하는 격자 또는 자이로이드 구조로 대체될 수 있습니다.
어셈블리를 단일 부품으로 통합하여 패스너와 잠재적인 누출 경로를 제거할 수 있는 경우가 많습니다.
이것이 엔지니어들이 점점 더 숙련된 전문가를 찾는 이유입니다.SLM 3D 프린팅 프로토타이핑부품 형상이 주요 제약인 경우 공장.
알루미늄 합금이 항공우주 금속 3D 프린팅을 지배하는 이유
AlSi10Mg는 알루미늄 합금의 3D 프린팅에 대한 대부분의 항공우주 응용 분야에 사용되는 주요 합금으로 남아 있습니다. 강도-대-중량 비율, 열 전도성 및 인쇄 가능성의 강력한 조합을 제공합니다.
SLM AlSi10Mg의 일반적인 기계적 특성
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재산 |
일반적인 범위(-제조 상태/열처리-) |
실용적인 참고 사항 |
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밀도 |
>99.5% |
최적화된 매개변수를 사용하면 거의-전체 밀도가 일상적으로 이루어집니다. |
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최고의 인장 강도 |
350~450MPa |
열처리에 크게 의존 |
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항복 강도 |
200~300MPa |
- |
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연장 |
5–12% |
적절한 T6 치료로 개선됨 |
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대략적인 피로 한계 |
70~110MPa(-기본) |
표면 마감 및 HIP로 대폭 개선 |
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열전도율 |
높은 |
열교환기 및 열관리 부품에 유용 |
피로 성능은 공정 제어 및 후처리가 올바르게 처리될 때 많은 2차 구조물 및 브래킷에 적합합니다.{0}} NASA, EASA 및 산업 협회의 인증 프레임워크는 계속 발전하여 자격을 갖춘 제조업체에게 항공우주 사용을 위한 보다 명확한 경로를 제공합니다.
사례 예: Sunhingstones가 배송한 금속 3D 프린팅 부품
최근 항공우주 고객이 내부 격자 형상과 등각 채널이 포함된 구조용 알루미늄 부품을 가지고 우리를 찾아왔습니다. 기존의 가공 견적에서는 리드 타임이 길고 재료 낭비가 높았습니다. 설계에는 여러 설정이 필요했으며 여전히 폐기 위험이 있었습니다.
우리는 SLM을 사용하여 AlSi10Mg로 부품을 생산했습니다. 결과:
다중-설정 가공 대신 단일{0}}빌드에 가까운-순-형태 생산
후처리 및 검사를 포함하여 리드 타임이 약 7~9주(CNC 경로)에서 약 2.5주로 단축되었습니다.-
기계 가공에서는 불가능했던 격자 설계를 통해 눈에 띄는 무게 감소
표준 열처리 및 마무리 후 높은 1차{0}}통과 수율
고객은 원래 형상을 크게 타협하지 않고 재설계 논의에서 기능성 하드웨어로 전환했습니다. 이는 대부분의 팀이 신뢰할 수 있는 솔루션을 찾을 때 찾고 있는 실질적인 결과입니다.금속 3D 프린팅 부품제조업체.
3D 프린팅이 의미 있는 경우와 그렇지 않은 경우
금속 3D 프린팅이 자동으로 더 좋거나 저렴해지는 것은 아닙니다. 특정 조건에서 가장 잘 작동합니다. 아래 비교는 복잡한 항공우주 기하학에서 볼 수 있는 일반적인 결과를 반영합니다.
복잡한 항공우주 부품을 위한 CNC와 SLM
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요인 |
전통적인 CNC |
SLM(AlSi10Mg) |
실질적인 이점 |
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재료 폐기물 |
종종 10:1 – 20:1 |
일반적으로 1.1:1 – 1.5:1 |
SLM |
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디자인의 자유 |
도구 접근에 의해 제한됨 |
높음(격자, 내부 채널, 부품 통합) |
SLM |
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프로토타입 리드타임 |
4~12+주 |
1~3주 |
SLM |
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비용 민감도 |
소재 + 가공시간 + 고정물 |
기계 시간 + 분말 + 후가공- |
기하학에 따라 다름 |
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표면 마감 |
뛰어난 가공- |
중요한 표면에 마감 처리가 필요함 |
CNC |
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최적의 핏 |
중간에서 높은 볼륨, 단순한 모양 |
복잡한 형상, 낮은 볼륨에서 중간 볼륨까지 |
상황-에 따라 다름 |
더 많은 양의 단순한 프리즘 부품은 여전히 CNC를 선호합니다. 하이브리드 접근 방식은 - 거의-순수한 모양과 마감을 인쇄하고-중요한 표면만 가공하여 - 전반적으로 최상의 결과를 제공하는 경우가 많습니다.
FAQ
질문: 3D 프린팅된 알루미늄은 항공우주 부품에 충분히 강합니까?
A: 많은 2차 구조, 브래킷, 하우징 및 열교환기의 경우, 공정이 제어되고 후처리가 적절한 경우 -예-입니다. 1차 중요 구조물에는 완전한 검증 데이터가 필요합니다.
Q: SLM과 다른 금속 3D 프린팅 방식의 차이점은 무엇입니까?
A: SLM은 분말을 완전히 녹여 구조용으로 적합한 치밀한 부품을 생산합니다. 바인더 분사 또는 지향성 에너지 증착과 같은 다른 공정은 크기, 비용 또는 수리와 관련된 다양한 요구 사항을 충족합니다.
Q: SLM 3D 프린팅 프로토타이핑 비용은 CNC와 어떻게 비교됩니까?
답변: 구매-대-비행 비율이 높은 복잡한 형상에서는 재료 낭비와 여러 설정을 고려하면 SLM이 경쟁력이 있거나 더 낮은 경우가 많습니다. 간단한 부품에서는 일반적으로 CNC가 승리합니다.
질문: 3D 프린팅된 알루미늄 부품이 항공용으로 인증을 받을 수 있나요?
A: 그렇습니다. 제조업체가 자재 추적성, 공정 제어를 유지하고 확립된 인증 경로를 따른다면 가능합니다.
Q: 금속 3D 프린팅 부품 제조업체로서 누구를 찾아야 합니까?
A: 항공우주{0}}등급 알루미늄 합금, 문서화된 품질 시스템, -사내 사후 처리 및 검사-, 일정에 맞춰 기능성 부품을 납품한 실적에 대한 경험이 있습니다.
현재 공급업체와 문제를 일으키는 복잡한 부품이 있는 경우 도면을 보내십시오. 불필요한 낙관 없이 SLM 알루미늄이 제조 가능성, 예상 특성, 리드 타임 및 비용 -을 포괄하는 더 나은 경로 -인지 직접 평가해 드리겠습니다.
Sunhingstones는 항공우주 및 기타 까다로운 응용 분야를 위한 금속 3D 인쇄 부품에 중점을 두고 있습니다. 형상 자체가 주요 제약인 경우 당사에 문의하십시오.